Endogenous estrogen deficiency and the development of chronic musculoskeletal pain: A review

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Sexual dimorphism of chronic diseases is a phenomenon determined by differences in the hormonal status of men and women. In this regard, estrogens, which have a complex effect on the body, are of great interest. In particular, estrogens play an important role in the natural control of pain and inflammation. A decrease in estrogen levels associated with menopause or iatrogenic effects (hysterectomy, use of aromotase inhibitors), as well as mutations of genes responsible for the synthesis of structural components of membrane estrogen receptors (ESR1 and ESR2), can significantly reduce the positive effects of these hormones. Deficiency of estrogen can become one of the reasons for the development of serious pathological changes – in particular, the formation of chronic pain associated with the pathology of the musculoskeletal system.

About the authors

Taras S. Panevin

Nasonova Research Institute of Rheumatology

Author for correspondence.
Email: tarasel@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-5290-156X

канд. мед. наук, науч. сотр. лаб. эволюции ревматоидного артрита, врач-эндокринолог

Russian Federation, Moscow

Anastasia O. Bobkova

Nasonova Research Institute of Rheumatology

Email: tarasel@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-9958-8988

врач-ординатор

Russian Federation, Moscow

Andrey E. Karateev

Nasonova Research Institute of Rheumatology

Email: tarasel@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-1391-0711

нач. отд. воспалительных заболеваний суставов

Russian Federation, Moscow

Evgeniy G. Zotkin

Nasonova Research Institute of Rheumatology

Email: tarasel@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-4579-2836

д-р мед. наук, первый зам. дир.

Russian Federation, Moscow

References

  1. Насонов Е.Л., Яхно Н.Н., Каратеев А.Е., и др. Общие принципы лечения скелетно-мышечной боли: междисциплинарный консенсус. Научно-практическая ревматология. 2016;54(3):247-65 [Nasonov EL, Yakhno NN, Karateev AE, et al. General principles of treatment for musculoskeletal pain: interdisciplinary consensus. Rheumatology Science and Practice. 2016;54(3):247-65 (in Russian)]. doi: 10.14412/1995-4484-2016-247-265
  2. Watt FE. Musculoskeletal pain and menopause. Post Reprod Health. 2018;24(1):34-43. doi: 10.1177/2053369118757537
  3. Адамян Л.В., Андреева Е.Н., Аполихина И.А., и др. Менопауза и климактерическое состояние у женщины. Клинические рекомендации. М.: Российское общество акушеров-гинекологов, 2021 [Adamian LV, Andreeva EN, Apolikhina IA, et al. Menopauza i klimaktericheskoe sostoianie u zhenshchiny. Klinicheskie rekomendatsii. Moscow: Rossiiskoe obshchestvo akusherov-ginekologov, 2021 (in Russian)].
  4. Barnabei VM, Cochrane BB, Aragaki AK, et al. Menopausal symptoms and treatment-related effects of estrogen and progestin in the Women's Health Initiative. Obstet Gynecol. 2005;105(5 Pt. 1):1063-73. doi: 10.1097/01.AOG.0000158120.47542.18
  5. Ho SC, Chan SG, Yip YB, et al. Menopausal symptoms and symptom clustering in Chinese women. Maturitas. 1999;33(3):219-27. doi: 10.1016/s0378-5122(99)00056-0
  6. Bardel A, Wallander MA, Wedel H, Svärdsudd K. Age-specific symptom prevalence in women 35-64 years old: a population-based study. BMC Public Health. 2009;9:37. doi: 10.1186/1471-2458-9-37
  7. Horimoto Y, Saito M, Kasumi F. Arthralgia in 329 Patients Taking Aromatase Inhibitors. Breast Care (Basel). 2009;4(5):319-23. doi: 10.1159/000236050
  8. Sestak I, Cuzick J, Sapunar F, et al. Risk factors for joint symptoms in patients enrolled in the ATAC trial: a retrospective, exploratory analysis. Lancet Oncol. 2008;9(9):866-72. doi: 10.1016/S1470-2045(08)70182-7
  9. Laroche F, Coste J, Medkour T, et al. Classification of and risk factors for estrogen deprivation pain syndromes related to aromatase inhibitor treatments in women with breast cancer: a prospective multicenter cohort study. J Pain. 2014;15(3):293-303. doi: 10.1016/j.jpain.2013.11.004
  10. Borrie AE, Rose FA, Choi YH, et al. Genetic and clinical predictors of arthralgia during letrozole or anastrozole therapy in breast cancer patients. Breast Cancer Res Treat. 2020;183(2):365-72. doi: 10.1007/s10549-020-05777-1
  11. Neeck G, Crofford LJ. Neuroendocrine perturbations in fibromyalgia and chronic fatigue syndrome. Rheum Dis Clin North Am. 2000;26(4):989-1002. doi: 10.1016/s0889-857x(05)70180-0; PMID: 11084955
  12. Pamuk ON, Dönmez S, Cakir N. Increased frequencies of hysterectomy and early menopause in fibromyalgia patients: a comparative study. Clin Rheumatol. 2009;28(5):561-4. doi: 10.1007/s10067-009-1087-1
  13. Vincent A, Whipple MO, Luedtke CA, et al. Pain and other symptom severity in women with fibromyalgia and a previous hysterectomy. J Pain Res. 2011;4:325-9. doi: 10.2147/JPR.S25490
  14. Arslan HS, Nursal AF, Inanir A, et al. Influence of ESR1 Variants on Clinical Characteristics and Fibromyalgia Syndrome in Turkish Women. Endocr Metab Immune Disord Drug Targets. 2021;21(7):1326-32. doi: 10.2174/1871530320666200910110915
  15. Koca T, Koçyiğit B, Seyithanoğlu M, Berk E. The Importance of G-protein Coupled Estrogen Receptor in Patients With Fibromyalgia. Arch Rheumatol. 2019;34(4):419-25. doi: 10.5606/ArchRheumatol.2019.7236
  16. Smith SB, Reenilä I, Männistö PT, et al. Epistasis between polymorphisms in COMT, ESR1, and GCH1 influences COMT enzyme activity and pain. Pain. 2014;155(11):2390-9. doi: 10.1016/j.pain.2014.09.009
  17. Malyala A, Kelly MJ, Rønnekleiv OK. Estrogen modulation of hypothalamic neurons: activation of multiple signaling pathways and gene expression changes. Steroids. 2005;70(5-7):397-406. doi: 10.1016/j.steroids.2005.03.004
  18. Shughrue PJ, Lane MV, Merchenthaler I. Comparative distribution of estrogen receptor-alpha and -beta mRNA in the rat central nervous system. J Comp Neurol. 1997;388(4):507-25. doi: 10.1002/(sici)1096-9861(19971201)388:4<507::aid-cne1>3.0.co;2-6
  19. Zhang W, Wu H, Xu Q, et al. Estrogen modulation of pain perception with a novel 17β-estradiol pretreatment regime in ovariectomized rats. Biol Sex Differ. 2020;11(1):2. doi: 10.1186/s13293-019-0271-5
  20. Oshima Y, Matsuda K, Yoshida A, et al. Localization of estrogen receptors alpha and beta in the articular surface of the rat femur. Acta Histochem Cytochem. 2007;40(1):27-34. doi: 10.1267/ahc.06015
  21. Carlsten H. Immune responses and bone loss: the estrogen connection. Immunol Rev. 2005;208:194-206. doi: 10.1111/j.0105-2896.2005.00326.x
  22. Nilsson BO. Modulation of the inflammatory response by estrogens with focus on the endothelium and its interactions with leukocytes. Inflamm Res. 2007;56(7):269-73. doi: 10.1007/s00011-007-6198-z
  23. Ushiyama T, Mori K, Inoue K, et al. Association of oestrogen receptor gene polymorphisms with age at onset of rheumatoid arthritis. Ann Rheum Dis. 1999;58(1):7-10. doi: 10.1136/ard.58.1.7
  24. Blanton HL, Barnes RC, McHann MC, et al. Sex differences and the endocannabinoid system in pain. Pharmacol Biochem Behav. 2021;202:173107. doi: 10.1016/j.pbb.2021.173107
  25. Yan XJ, Feng CC, Liu Q, et al. Vagal afferents mediate antinociception of estrogen in a rat model of visceral pain: the involvement of intestinal mucosal mast cells and 5-hydroxytryptamine 3 signaling. J Pain. 2014;15(2):204-17. doi: 10.1016/j.jpain.2013.10.012
  26. Pecins-Thompson M, Brown NA, Kohama SG, Bethea CL. Ovarian steroid regulation of tryptophan hydroxylase mRNA expression in rhesus macaques. J Neurosci. 1996;16(21):7021-9. doi: 10.1523/JNEUROSCI.16-21-07021.1996
  27. Bethea CL, Lu NZ, Gundlah C, Streicher JM. Diverse actions of ovarian steroids in the serotonin neural system. Front Neuroendocrinol. 2002;23(1):41-100. doi: 10.1006/frne.2001.0225
  28. Martikainen IK, Hirvonen J, Kajander J, et al. Correlation of human cold pressor pain responses with 5-HT(1A) receptor binding in the brain. Brain Res. 2007;1172:21-31. doi: 10.1016/j.brainres.2007.07.036
  29. Osikowicz M, Mika J, Przewlocka B. The glutamatergic system as a target for neuropathic pain relief. Exp Physiol. 2013;98(2):372-84. doi: 10.1113/expphysiol.2012.069922
  30. Micevych PE, Mermelstein PG. Membrane estrogen receptors acting through metabotropic glutamate receptors: an emerging mechanism of estrogen action in brain. Mol Neurobiol. 2008;38(1):66-77. doi: 10.1007/s12035-008-8034-z
  31. Ji RR, Kohno T, Moore KA, Woolf CJ. Central sensitization and LTP: do pain and memory share similar mechanisms? Trends Neurosci. 2003;26(12):696-705. doi: 10.1016/j.tins.2003.09.017
  32. Yankova M, Hart SA, Woolley CS. Estrogen increases synaptic connectivity between single presynaptic inputs and multiple postsynaptic CA1 pyramidal cells: a serial electron-microscopic study. Proc Natl Acad Sci USA. 2001;98(6):3525-30. doi: 10.1073/pnas.051624598
  33. Castrillon EE, Cairns BE, Wang K, et al. Comparison of glutamate-evoked pain between the temporalis and masseter muscles in men and women. Pain. 2012;153(4):823-9. doi: 10.1016/j.pain.2012.01.003
  34. Tashiro A, Okamoto K, Bereiter DA. Chronic inflammation and estradiol interact through MAPK activation to affect TMJ nociceptive processing by trigeminal caudalis neurons. Neuroscience. 2009;164(4):1813-20. doi: 10.1016/j.neuroscience.2009.09.058
  35. Bäckström T, Haage D, Löfgren M, et al. Paradoxical effects of GABA-A modulators may explain sex steroid induced negative mood symptoms in some persons. Neuroscience. 2011;191:46-54. doi: 10.1016/j.neuroscience.2011.03.061
  36. Schweizer-Schubert S, Gordon JL, Eisenlohr-Moul TA, et al. Steroid Hormone Sensitivity in Reproductive Mood Disorders: On the Role of the GABAA Receptor Complex and Stress During Hormonal Transitions. Front Med (Lausanne). 2021;7:479646. doi: 10.3389/fmed.2020.479646
  37. Gintzler AR, Schnell SA, Gupta DS, et al. Relationship of spinal dynorphin neurons to delta-opioid receptors and estrogen receptor alpha: anatomical basis for ovarian sex steroid opioid antinociception. J Pharmacol Exp Ther. 2008;326(3):725-31. doi: 10.1124/jpet.108.139816
  38. Gintzler AR, Liu NJ. Arbiters of endogenous opioid analgesia: role of CNS estrogenic and glutamatergic systems. Transl Res. 2021;234:31-42. doi: 10.1016/j.trsl.2021.02.002
  39. Cao DY, Ji Y, Tang B, Traub RJ. Estrogen receptor β activation is antinociceptive in a model of visceral pain in the rat. J Pain. 2012;13(7):685-94. doi: 10.1016/j.jpain.2012.04.010
  40. Molina-Martínez LM, Juárez J. Differential expression of μ-opioid receptors in the nucleus accumbens, amygdala and VTA depends on liking for alcohol, chronic alcohol intake and estradiol treatment. Behav Brain Res. 2020;378:112255. doi: 10.1016/j.bbr.2019.112255
  41. Farooqui M, Geng ZH, Stephenson EJ, et al. Naloxone acts as an antagonist of estrogen receptor activity in MCF-7 cells. Mol Cancer Ther. 2006;5(3):611-20. doi: 10.1158/1535-7163.MCT-05-0016
  42. Sapir-Koren R, Livshits G. Rheumatoid arthritis onset in postmenopausal women: Does the ACPA seropositive subset result from genetic effects, estrogen deficiency, skewed profile of CD4(+) T-cells, and their interactions? Mol Cell Endocrinol. 2016;431:145-63. doi: 10.1016/j.mce.2016.05.009
  43. Andersson A, Stubelius A, Karlsson MN, et al. Estrogen regulates T helper 17 phenotype and localization in experimental autoimmune arthritis. Arthritis Res Ther. 2015;17(1):32. doi: 10.1186/s13075-015-0548-y
  44. Chen RY, Fan YM, Zhang Q, et al. Estradiol inhibits Th17 cell differentiation through inhibition of RORγT transcription by recruiting the ERα/REA complex to estrogen response elements of the RORγT promoter. J Immunol. 2015;194(8):4019-28. doi: 10.4049/jimmunol.1400806
  45. Hang X, Zhang Z, Niu R, et al. Estrogen Protects Articular Cartilage by Downregulating ASIC1a in Rheumatoid Arthritis. J Inflamm Res. 2021;14:843-58. doi: 10.2147/JIR.S295222
  46. Qu Q, Jiang S, Li X. Correlation between estrogen receptor-α gene polymorphism and rheumatoid arthritis in females. Panminerva Med. 2020. doi: 10.23736/S0031-0808.19.03806-0
  47. Dziedziejko V, Kurzawski M, Safranow K, et al. Oestrogen receptor polymorphisms in female patients with rheumatoid arthritis. Scand J Rheumatol. 2011;40(5):329-33. doi: 10.3109/03009742.2011.563752

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Antinociceptive and anti-inflammatory effects of estrogen.

Download (253KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2022 Consilium Medicum

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
 
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».